به نقل از آی‌ای، دانشمندان ORNL برای مدت طولانی در حال بررسی ترکیبات شیمیایی و مواد تشکیل‌دهنده باتری‌های لیتیوم-یون بوده‌اند.
این باتری‌ها دارای یک لایه نازک پلاستیکی هستند که الکترودها، نقاطی که جریان الکتریسیته از آنجا عبور می‌کند، را از یکدیگر جدا می‌کند. در صورت آسیب به این لایه، الکترودها ممکن است با هم تماس پیدا کنند، که این امر می‌تواند منجر به آتش‌سوزی الکترولیت مایع و آتش‌گرفتن باتری گردد.
ایده «ویت» در زمانی به ذهنش رسید که در حال بازی با فرزندانش بود و مخلوطی از نشاسته ذرت و آب را تهیه کرد. این مخلوط تحت فشار به صورت مایع عمل می‌کند و سپس پیش از بازگشت به حالت مایع، به شکل جامد درمی‌آید. او متوجه شد که این خاصیت می‌تواند برای تولید یک افزودنی حفاظتی که به‌سرعت در برابر ضربه سخت می‌شود و خطر آتش‌سوزی در باتری‌های لیتیوم-یون را به میزان چشم‌گیری کاهش می‌دهد، استفاده شود.
استفاده از سیلیس ریز برای کاهش خطرات باتری
گابریل ویت و تیمش، با الهام از این رفتار مخلوط، بر آن شدند که با افزودن یک ماده مقاوم در برابر ضربه به الکترولیت‌ها، ایمنی باتری‌های لیتیوم-یون را افزایش دهند. این افزودنی به محض وارد آمدن ضربه به باتری، سریعا سخت می‌شود و مانع از تماس الکترودها با یکدیگر در صورت سقوط یا آسیب دیدن باتری می‌گردد.
هنگامی که الکترودها از یکدیگر جدا می‌مانند، خطر آتش‌سوزی باتری وجود ندارد. علاوه بر آن، این افزودنی به راحتی می‌تواند با تغییرات اندک در روند تولید باتری‌های فعلی ترکیب شود.
اثر ایمنی این افزودنی از یک کلوئید(colloid) نشأت می‌گیرد که سوسپانسیونی از ذرات ریز جامد در یک مایع به شمار می‌آید. این تیم از ذرات سیلیس معلق در الکترولیت‌های استاندارد برای باتری‌ها استفاده کرد. در هنگام ضربه، ذرات به یکدیگر می‌چسبند و عبور مایعات و یون‌ها را مسدود می‌سازند.
برای خلق این اثر، محققان از ذرات سیلیس کاملاً کروی با قطر ۲۰۰ نانومتر بهره بردند.
فراهم کردن اندازه یکنواخت برای ذرات سیلیس اهمیت بالایی دارد. هنگامی که ذرات در اندازه‌های ثابت قرار داشته باشند، به طور یکنواخت در الکترولیت توزیع می‌شوند و این افزودنی قادر می‌شود در اثر ضربه به طور مؤثر به حالت جامد درآید. اگر اندازه ذرات متنوع باشد، مایع به‌طور غیرضروری سیال باقی می‌ماند و خاصیت حفاظتی آن تضعیف می‌شود.
این تیم برای تحلیل نحوه‌ی رفتار این ماده تحت فشار، از پراکندگی نوترون در چشمه نوترونی اسپالاسیون ORNL بهره گرفت. این پیشرفت نتیجه همکاری یک تیم چند رشته‌ای شامل الکتروشیمی‌دان‌ها، مهندسان مکانیک و آزمایش‌کنندگان مواد بود که تخصص‌های مشترک آن‌ها به طراحی و آزمایش این فناوری باتری منحصر به فرد مقاوم در برابر ضربه کمک کرد.
جان لی(John Lee)، یکی از پژوهشگران این پروژه، ابراز کرد که این فناوری قادر است تحول بزرگی در صنعت اتومبیل ایجاد کند و با حذف نیاز به محافظ‌های سنگین، وزن خودرو را کاهش داده و محدوده رانندگی را افزایش دهد. همچنین این فناوری می‌تواند در زمینه‌های دفاعی با کاهش وزن تجهیزات و سیستم‌ها، حفاظت در برابر پرتابه‌ها را نیز فراهم آورد و عملکرد و کارایی عملیاتی را بهبود بخشد.